科学从来都不是一帆风顺的，当你无法看到、触摸甚至真正接触到研究对象时，它尤其困难。设想一下一个对地球内部构成和结构感兴趣的地球物理学家所面临的困境。在无法挖出地球超高温、超高压的地幔样本的情况下，他们如何能弄清楚地球的运作机制呢？
部分答案在于地震波。当地面震动，例如地震发生时，振动会穿过并与沿途的所有物质发生相互作用。这可以为科学家提供一种成像所有这些物质的手段，使他们能够虚拟地探查地表之下。
但有时这还不够。如果模型告诉你，振动——在某些情况下类似于声波——应该以特定速度传播，但数据却显示它们没有，你就面临了一个异常。有些地方不对劲，但在无法模拟地表以下数百英里处的巨大条件下，你如何才能弄清楚是什么原因呢？
这种情况一直在困扰着研究地球内部的地球物理学家，他们发现地震穿过地幔的振动速度比预期的要慢。
至少到现在为止是这样。根据本周发表在《自然》杂志上的一篇论文，一群日本科学家通过重现那些极端条件，最终弄清楚了问题所在。
地幔碎片
他们的工作都归结于一种特定的矿物：硅酸钙 (CaSiO3)，其排列方式称为钙钛矿结构。科学家称之为硅酸钙钙钛矿，或简称 CaPv。这种矿物是地球地幔的主要组成部分，地幔是介于地表和地核之间的广阔区域。
地幔本身分为上地幔和下地幔，它们之间的边界，大约在地下 410 英里处，对科学家来说仍然有些神秘。正是在这个区域，他们发现了一些异常的声波传播速度。一种观点认为，测量结果与模型不符的原因可能是因为他们没有完全理解 CaPv 在地幔中的行为。但很难确定是否如此，因为在那些极其高的温度下，CaPv 会呈现立方结构，而在低于约 600 开尔文的温度下会分解成其他形态。
作者们写道：“尽管其重要性，但在高温下，立方 CaPv 的声速尚未进行测量，因为这种相在环境条件下无法淬灭，因此没有足够的样品进行此类测量。”
所以，基本上，他们 just make some.
矿物狂潮
研究人员用玻璃棒合成了立方 CaPv，并将其置于高达 1700 K 的温度和高达 230 亿帕斯加尔的压力下（作为参考，标准大气压是 101,000 帕斯加尔）。在这种极端条件下，该矿物保持了其立方结构，使研究小组能够进行超声波速度测量。
他们发现，该材料的行为确实与理论预测的不符：CaPv 的刚度比预期低约 26%，因此声波实际上会比预期传播得更慢——正如观察到的那样。
这一发现不仅解决了地幔模型与实验数据之间的冲突，还支持了另一个有趣的观点：上地幔和下地幔之间的这个区域可能存在俯冲的大洋地壳——即被推入地幔的海底部分——其中富含 CaPv。
作者们写道：“这些结果可能有助于我们理解深部地幔中俯冲地壳物质的存在和行为，”他们还提出了新的研究途径，以直接测量地震波穿过地幔物质的速度。
科学家们正以缓慢但稳健的步伐，找到更好的方法来观察和理解地球表面之下看不见的深处。
